Если астроном с помощью радиотелескопа улавливает радиоволны или рентгеновское излучение, идущее из таинственной глубины космоса, то он может открыть звезду или скопление звезд, невидимых в обычный оптический телескоп. Наблюдая поведение животных в лаборатории или природных условиях, биолог может обнаружить неизвестные ранее закономерности этого поведения. Наблюдение основано на процессе получения чувственных впечатлений, зрительных, слуховых и других ощущений. Значительная часть информации, которую человек получает в обыденной жизни, на производстве и в научном исследовании, основана на наблюдении. Однако научные наблюдения качественно отличаются от повседневных. Они ведутся, во-первых, с помощью специальных приборов, инструментов и аппаратов; во-вторых, как правило, по специальной программе, по плану, над заранее определенными объектами; в-третьих, преследуют строго определенную цель – не простое накопление несвязанных фактов, а сбор таких фактов, которые позволяют выдвинуть новые гипотезы или проверить ранее выдвинутые; в-четвертых, часто производятся над предметами и процессами, как правило, не встречающимися в повседневной жизни. Наконец, в-пятых, они должны отвечать требованиям высокой точности, достоверности и т.д. И все же даже наиболее сложные и точные научные наблюдения не позволяют проникнуть в самую глубину, в самую сущность явления. Почему?

Любое наблюдение, хотя бы и выполненное с помощью самых совершенных приборов, оставляет изучаемое явление в том виде, в каком оно существует в природе, не изменяет, не преобразует его. Чтобы понять внутренние глубинные связи того или иного предмета, его нужно преобразовать, изменить и выяснить, как он ведет себя в процессе преобразования. Для этого данный предмет необходимо как бы вырвать из обычных связей и условий, поместить в другие условия, изменить режим его деятельности, разложить на части, столкнуть с другими предметами, заставить работать и действовать в неожиданных обстоятельствах. Это и составляет содержание научного эксперимента, или экспериментального исследования. Эксперимент, следовательно, есть особая научная форма практики. В ходе эксперимента наблюдения уже проводятся не пассивно, а активно, в форме «живого созерцания». Так как эксперимент проводится по точно установленным правилам, с заранее заданной целью – подтвердить или опровергнуть те или иные гипотезы, получить новые факты для формулирования новых законов и теорий, то он оказывается важнейшим средством научного познания.